DN1200气压平衡顶管施工方案

DN1200气压平衡顶管施工案

概况：

我项目部施工的市珊瑚路截污干管顶管工程，在施工J7号接收井时，发现地层地质情况与原地质报告提供的情况存在较大差异。原地质报告显示在该位置地质为：地面以下3.8米为素填土、3.8~5.3米为粉质粘土、5.3米以下为砾砂。沉井施工实际显示地质情况为：地面以下2米为素填土、2~3.3米为粉质粘土、3.3米以下为砾砂。为此，我项目部经请示监理和甲同意，在距离J7号井北边50米位置、距离南边50米和100米位置补充勘探钻。6月17日完成钻，显示地质情况为：1、补ZK1(距离J7号井南50米)显示情况，地面以下2米为素填土、2~3.5米为砾砂、3.5～3.8米为粉质粘土、3.8~4.1米为砾砂、4.1～4.9米为粉砂、4.9~6.1米为砾砂；2、补ZK2（距离J7井南100米）显示情况，地面以下2.1米为素填土、2.1~2.2米为粉砂、2.2~4.3米为砾砂、4.3~5.3米为粉砂、5.3~7.2米为砾砂；3、补ZK3（距离J7井北50米）显示情况为，地面以下1.8米为素填土、1.8~4.2米为砾砂、4.2~6.2米为粉砂。砾砂描述为：褐灰、湿～饱和、稍密～中密，含量25％～45％，砾径0.2~4cm，粉砂填充。设计顶进管道覆土深度为地面以下3米～4.5米，管道全部在砾砂层中顶进。

由于泥水平衡掘进机在上述含量的砾砂层中顶进，会造成前舱进

泥口堵塞及泥浆泵无法排运，最终会造成顶进无法进行。为此，我们计划采用气压平衡工具管顶进施工案，具体实施案如下：

一、顶管总体施工案：

由于G6－G4管段出现地质情况发生变化，计划在G6—J7、G5—J7、G5—J6、G4—J6顶段采用气压平衡人工掘进法顶进施工，其余顶管根据再补充地质勘测情况，来确定采用泥水平衡或气压平衡施工法。

二、施工工艺流程

1、工艺原理概述：

气压平衡式顶管的工作原理是，通过作用于临时掘进工作面上的气体压力（这里的气体压力一般根据工具管底部的地下水压力来确定），来阻止地下水。在整个掘进工作面的高度围，作用的气体压力是相等的，但地下水的压力是有梯度的，因此在工具管的顶部就形成一个超过平衡压力的气体压力区。在这一压力作用下，地层空隙中的水被挤出，地层也从原来的饱和状态过渡到半饱和状态，从而起到平衡挖掘面的作用。

工艺原理图：

设备布置图：

1-冷却塔；2带纠偏装置的工具管；3-第一道气闸门；4-空压机；5-第二道气闸门；6-空气滤清器；7-防漏气装置；8-送气管道

2、气压平衡顶管施工工艺流程

三、具体实施案

1、导轨安装：导轨安放在混凝土基础面上，导轨定位后必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载时不移位、不变形、不沉降。导轨安放前，应先复核管道中心位置但在安装时必须复核。导轨面标高按

管道设计标高设置，在顶进中经常复核调整，确保顶进轴线的精度。导轨设置坡度与设计轴线相同。顶进工作坑的混凝土基础面的标高等于管底标高减去导轨构造高度和管壁厚度之和（约400mm）。导轨安装允偏差：轴线位置：±3mm；顶面高程：+3mm;两轨间距：±2mm。

2、顶铁采用U形顶铁：U形顶铁通常是一个径较小、外径与“F”管相同的，有一定厚度的钢结构件，主要作用是把主顶油缸的点推力，分布在被顶“F”管的圆上，使“F”管受力均匀并保护管节的端面。

3、设置承压壁：安装在工作坑后座墙与主千斤顶之间的钢结构件。承压壁承受和传递全部顶力，必须具有足够的刚度和强度，本工程承压壁的设计承压能力为6500KN

4、安装主顶设备：主顶设备安装在承压壁前，使顶管掘进机和管道向轴线向顶进的加力组合装置。由组合千斤顶架、4只主千斤、油泵站2管阀、马蹄形顶铁、环行顶铁组成。

5、工具管安装

将制做好的工具管平稳安放在导轨上后，对工具管前后端的中心向偏差和相对高差进行测定。

6、管节吊装

管节吊装主要采用5T龙门吊吊装卸，并用专用吊具，以保护管口不被损坏。

7、安装管节

管节安装下管前先进行外观检查，包括管端的平直度，管壁表面的光滑度，端面上有无纵向裂缝等，对马蹄型端面，裂缝、管壁粗糙不得使用。经检查合格的管子吊放至顶管的工作坑导轨上，准

备连接顶进。对于管的承插口尺寸，结构应认真测量，符合标准可下管顶进。

8、管道接口

管道接口选用与F钢承口管管材相互配套的鸟形橡胶圈柔性接口。

9、顶管作业

（1）、掘进

顶管掘进主要采用人工挖掘出土，施工中应做好管的通风工作，确保人身安全。工作面挖土操作的主要点为：一般采取先顶后挖的原则，以保证不超挖，在遇到大的块或者偏差较大必须采取挖土纠偏时才能向前超挖。

①规定开挖围，不得超挖，管端上部可超挖15mm,以减小顶进阻力，特别是管底土基的135度包角围，一定要保持管底壁与土基面吻合；②不得扰动管底下部的地基土；③挖出的土要及时外运；④开挖要及时配合顶进操作，及时测量，以便顶力限制在较小的围；⑤管前挖土深度，一般为千斤顶出镐长度。土质好，可超前500mm以，不宜超前过长，以免引起管位偏差大和管端上土坍塌。

（2）、运土

工作坑采用人工挖土龙门吊垂直吊升出坑，然后采用人工装车运至指定堆土场堆放，由于出土量不大采用4吨自卸汽车运土。

管道土通过管水平运输和工作坑龙门吊垂直运输提升至地面，管水平运输通过小四轮车拖运土，人工或卷扬机吊运，然后将土运至在

指定的地点进行堆置。

（3）、气压平衡装置的起用

当遇见含水量较大或流砂现象的地层时，为保持掘进面的稳定，防止出现坍塌，而引起地面的塌陷，应立即起用气压平衡装置。

首先，关闭顶管机第一道压气舱门，使工作舱与大气隔绝。在工作舱完全密封的情况下，向工作舱输入压缩空气，气体的压力一般要高出地下水压力0.01MPa,以阻止地下水涌入工作舱，达到平衡掘进面地目的。第2步作业人员进入物料舱，关闭第二道舱门，也向该舱输入与工作舱同等压力的压缩空气，然后打开第一道舱门，作业人员开始掘进作业。第三步当物料舱装满后，停止掘进，关闭第一道舱门，打开第二道舱门，装土、运输。如此反复循环作业。为保证作业人员的安全，必须保证最大工作气压限制在0.36Mpa的人体能承受的安全气压。